(57)【要約】【課題】安価で且つ長寿命な高輝度放電ランプの点灯装置を提供する。【解決手段】高輝度放電ランプへの供給電源の極性を切り替える切替手段８と、ランプ４の点灯スイッチ９のオン又はオフ操作に基づいて切替手段８を制御するための切替制御手段５とを少なくとも含み、ランプ４を点灯する度毎に、供給電源の極性を切り替えるように構成したことを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
高輝度放電ランプの点灯装置において、
高輝度放電ランプへの供給電源の極性を切り替える切替手段と、
前記ランプの点灯スイッチのオン又はオフ操作に基づいて前記切替手段を制御するための切替制御手段とを少なくとも含み、
前記ランプを点灯する際、前記供給電源の極性を反対極性に切り替えるように構成したことを特徴とする高輝度放電ランプの点灯装置。
【請求項２】
前記点灯スイッチを投入した際、前記切替制御手段から切替制御信号が出力され、この切替制御信号に基づき前記切替手段が制御されることを特徴とする請求項１記載の高輝度放電ランプの点灯装置。
【請求項３】
前記点灯スイッチをオフした際、前記切替制御手段から切替制御信号が生成され、この切替制御信号に基づき前記切替手段が制御されることを特徴とする請求項１記載の高輝度放電ランプの点灯装置。
【請求項４】
前記切替制御信号は、前記点灯スイッチをオフする直前に前記ランプに印加された電源の極性データに基づいて生成され、生成された切替制御信号は、前記切替制御手段のメモリ手段内に格納されていることを特徴とする請求項２又は３に記載の高輝度放電ランプの点灯装置。
【請求項５】
前記点灯スイッチをオフした際、前記点灯スイッチをオフする直前に前記ランプに印加された電源の極性データを前記切替制御手段のメモリ手段内に格納し、このデータに基づいて、前記点灯スイッチを再び投入する際、前記切替制御信号が生成されることを特徴とする請求項２に記載の高輝度放電ランプの点灯装置。
【請求項６】
前記供給電源のある極性が連続して前記ランプに印加される時間を計測する時間計測手段を前記切替制御手段に設け、この時間計測手段が、予め定めた所定の時間をカウントしたとき、切替制御信号が生成され、この切替制御信号に基づき前記切替手段が制御されることを特徴とする請求項１記載の高輝度放電ランプの点灯装置。
【請求項７】
前記切替制御手段に乱数発生手段を設け、前記乱数発生手段の出力する乱数に基づき、切替制御信号が生成され、この切替制御信号に基づき前記切替手段が制御されることを特徴とする請求項１記載の高輝度放電ランプの点灯装置。
【請求項８】
高輝度放電ランプへの供給電源の極性を切り替える切替手段と、前記ランプの点灯スイッチのオン又はオフ操作に基づいて前記切替手段を制御するための切替制御手段とを少なくとも含む高輝度放電ランプの点灯装置におけるランプの点灯方法であって、
前記点灯スイッチを投入し、前記ランプの供給電源の極性を第１の極性にして前記ランプを点灯せしめる第１の工程と、
前記ランプの点灯スイッチをオフにした後、再度、前記点灯スイッチを投入する第２の工程と、
前記点灯スイッチのオン又はオフ操作に基づき、前記切替制御手段において前記供給電源の極性を切り替えるための切替制御信号を生成する第３の工程と、
前記切替制御信号に基づき、前記切替手段が前記供給電源の極性を前記第１の極性と異なる第２の極性に制御して、前記ランプを点灯せしめる第４の工程と、
を少なくとも含むことを特徴する高輝度放電ランプの点灯方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動四輪車、自動二輪車のヘッドランプなど車両用に用いられる高輝度放電ランプの点灯装置に係わり、特に、高輝度放電バルブ（以下、ＨＩＤ（Ｈｉｇｈ  Ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ  Ｄｉｓｃｈａｒｇｅ）バルブと略称する）に好適な高輝度放電ランプの点灯装置と高輝度放電ランプの点灯方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
図３は、従来の交流点灯方式を示す構成図、図４は、図３の詳細な回路図である。以下、図３および図４に沿って背景技術を説明する。
【０００３】
通常、ＨＩＤバルブ４は、二つの電極があり、電極間に定常的に放電を維持する為に定格８５Ｖの電圧が信号路７０（７１、７２）を経て印加される。
【０００４】
又、放電開始時点で、電極間に約２０ｋＶ程度の高電圧を短時間加えて絶縁破壊を起こし、放電開始をさせる引き金的機能が必要となる。このため、イグナイタ７が設けられている。
【０００５】
従って、ＨＩＤバルブ４の点灯装置は、ＨＩＤバルブ４の放電を維持する為に定格電圧８５Ｖを定常的に供給する回路であるインバータ６と、放電を始動させるための高電圧パルス発生回路であるイグナイタ７とで構成されている。
【０００６】
自動車の電源は、電池１であり、その電圧は直流１２Ｖ、大型の場合、２４Ｖが一般的である。従って、必要な８５Ｖ以上の電圧を得るには、直流１２Ｖを８５Ｖに昇圧する直流・直流変換回路（ＤＣ−ＤＣコンバータ）２が必要となる。
【０００７】
さて、定常的に印加する電圧は、直流点灯方式と交流点灯方式とがあり、夫々以下の特徴をもっている。
【０００８】
直流点灯方式は、ＨＩＤバルブ内の一対の対向電極のうち、一方が陽極、他方が陰極に固定されている為、夫々の機能に合わせた電極構造が必要となる。また、ＨＩＤバルブの点灯のための回路としては、前述の直流・直流変換回路２のみが設けられていればよく、図３、４に示した直流・矩形波交流変換回路３は不必要である。
【０００９】
一方、交流点灯方式は、ＨＩＤバルブ内の一対の対向電極が交互に陽極と陰極の役割を果たすので同じ電極構造で済む。しかし、交流波形を生成する機能、即ち、直流・矩形波交流変換回路３、つまりブリッジ回路が必要となる。
【００１０】
直流点灯方式の寿命は、片方の電極を大きくした直流点灯で、７００〜２０００時間、又、交流点灯方式（２５０Ｈｚ）の寿命は、２，０００〜１０，０００時間であり、交流点灯方式が優れている。しかしながら、コスト面では、交流点灯方式は、前述の直流・矩形波交流変換回路３が必要であり不利である。
【００１１】
従って、寿命では交流点灯方式、コストでは直流点灯方式が優れていることとなる。
【００１２】
図３の制御回路５は、図４の直流・直流変換回路２のスイッチング素子２４と、直流・矩形波交流変換回路３のスイッチング素子３１、３２、３３、３４のタイミングを制御する回路であるが、図２では煩瑣となるため省略してある。
【００１３】
なお、高輝度放電ランプの点灯装置に関するものとしては、以下の非特許文献１に示されたような文献が知られている。
【００１４】
【非特許文献１】松下電工技報（２００１年５月号）第１３頁〜第１９頁「自動車用ＨＩＤ式ヘッドライト点灯装置」（塩見  務、神原  隆他）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
さて、上記したように、直流点灯方式と交流点灯方式とでは、相反する技術課題、即ち、寿命とコストの問題がある。
【００１６】
交流点灯方式は、直流点灯方式に比べ寿命が長いが、ブリッジ回路で構成した直流・矩形波交流変換回路が必要となる。ブリッジ回路は、８５Ｖの高電圧をスイッチングする為、高速高耐圧のスイッチング素子が必要であり高価となる。
【００１７】
又、直流点灯方式は、高価なブリッジ回路が不要で安価になるが、寿命が短い。更に、直流点灯方式用のＨＩＤバルブの電極構造は、陽極と陰極の構造が異なるため、製造工程が増え、高価となる。
【００１８】
本発明は、上記した点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、安価で且つ長寿命な新規な高輝度放電ランプの点灯装置とその点灯方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
本発明は、上記した目的を達成するために、基本的には、以下に記載されたような技術構成を採用するものである。
【００２０】
即ち、本発明に係わる高輝度放電ランプの点灯装置の第１の態様は、
高輝度放電ランプの点灯装置において、
高輝度放電ランプへの供給電源の極性を切り替える切替手段と、
前記ランプの点灯スイッチのオン又はオフ操作に基づいて前記切替手段を制御するための切替制御手段とを少なくとも含み、
前記ランプを点灯する際、前記供給電源の極性を反対極性に切り替えるように構成したことを特徴とするものであり、
【００２１】
又、第２の態様は、
前記点灯スイッチを投入した際、前記切替制御手段から切替制御信号が出力され、この切替制御信号に基づき前記切替手段が制御されることを特徴とするものであり、
【００２２】
又、第３の態様は、
前記点灯スイッチをオフした際、前記切替制御手段から切替制御信号が生成され、この切替制御信号に基づき前記切替手段が制御されることを特徴とするものであり、
【００２３】
又、第４の態様は、
前記切替制御信号は、前記点灯スイッチをオフする直前に前記ランプに印加された電源の極性データに基づいて生成され、生成された切替制御信号は、前記切替制御手段のメモリ手段内に格納されていることを特徴とするものであり、
【００２４】
又、第５の態様は、
前記点灯スイッチをオフした際、前記点灯スイッチをオフする直前に前記ランプに印加された電源の極性データを前記切替制御手段のメモリ手段内に格納し、このデータに基づいて、前記点灯スイッチを再び投入する際、前記切替制御信号が生成されることを特徴とするものであり、
【００２５】
又、第６の態様は、
前記供給電源のある極性が連続して前記ランプに印加される時間を計測する時間計測手段を前記切替制御手段に設け、この時間計測手段が、予め定めた所定の時間をカウントしたとき、切替制御信号が生成され、この切替制御信号に基づき前記切替手段が制御されることを特徴とするものであり、
【００２６】
又、第７の態様は、
前記切替制御手段に乱数発生手段を設け、前記乱数発生手段の出力する乱数に基づき、切替制御信号が生成され、この切替制御信号に基づき前記切替手段が制御されることを特徴とするものである。
【００２７】
又、本発明に係わる高輝度放電ランプの点灯方法の態様は、
高輝度放電ランプへの供給電源の極性を切り替える切替手段と、前記ランプの点灯スイッチのオン又はオフ操作に基づいて前記切替手段を制御するための切替制御手段とを少なくとも含む高輝度放電ランプの点灯装置におけるランプの点灯方法であって、
【００２８】
前記点灯スイッチを投入し、前記ランプの供給電源の極性を第１の極性にして前記ランプを点灯せしめる第１の工程と、
【００２９】
前記ランプの点灯スイッチをオフにした後、再度、前記点灯スイッチを投入する第２の工程と、
【００３０】
前記点灯スイッチのオン又はオフ操作に基づき、前記切替制御手段において前記供給電源の極性を切り替えるための切替制御信号を生成する第３の工程と、
【００３１】
前記切替制御信号に基づき、前記切替手段が前記供給電源の極性を前記第１の極性と異なる第２の極性に制御して、前記ランプを点灯せしめる第４の工程と、
を少なくとも含むことを特徴するものである。
【発明の効果】
【００３２】
本発明により、交流点灯方式とほぼ同等の寿命を得ることができ、高価な直流・矩形波交流変換回路、つまり、ブリッジ回路が不必要になったため、長寿命で、小型・安価な装置が実現できた。また、ＨＩＤバルブも、陰極、陽極の区別の必要がなく、従って、安価で安定な製品供給ができ、経済的である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
図１は、本発明の構成を示すブロック図である。
図１において、１は、通常自動車に搭載され、ＨＩＤバルブ（ランプ）４に電気エネルギーを供給する電池であり、出力電圧は直流１２Ｖ（大型は２４Ｖ）が一般的である。２は直流・直流変換回路であり、１２Ｖの電池の直流電圧を８５Ｖの直流電圧に変換し出力する。８は交番回路であり、８５Ｖの直流電圧を電源供給時点で、その極性即ち陽極（プラス）と陰極（マイナス）を切り替えてＨＩＤバルブ４に供給する回路である。この構成を設けることにより、ＨＩＤバルブ４には、点灯スイッチ９が操作され、電源が供給される度毎に印加される直流電圧のプラス、マイナスが交互に切り替わることになる。７はイグナイタであり、ＨＩＤバルブ点灯の始動時点のみ、短時間高電圧パルスを供給するために設けられている回路である。ＨＩＤバルブ４には、上記したように、通常使用時に、定常的に直流電圧８５Ｖが印加され、この電圧は、電源投入の度毎に極性が反転して印加される。５は、ＨＩＤバルブ４に印加される電源の極性を、電源が供給される度毎に反転させるための、交番回路８を制御する制御回路である。
【００３４】
このように、本発明のインバータ６は、直流・直流変換回路２と、交番回路８と、交番回路８を制御する制御回路５とで構成され、点灯スイッチ９のオン又はオフ操作に連動して、ＨＩＤバルブ４に印加される電源の極性が交互に切り替わるように構成されている。
【実施例】
【００３５】
次に、本発明の実施例について、図に基づき説明する。
【００３６】
図１及び図２は、本発明の実施例を示す図であり、図１は、本発明の構成を示すブロック図、図２は、本発明の構成をより具体的に示した回路図である。
【００３７】
図において、電池１は、信号路１０（１１，１２）を介して直流１２Ｖの電圧を直流・直流変換回路２に供給する。直流・直流変換回路２は、１２Ｖの直流電圧を、８５Ｖの直流電圧に変換して、信号路２０（２１，２２）に出力する。
【００３８】
交番回路８は、信号路２０（２１，２２）の８５Ｖの直流電圧を信号路６０（６１，６２）に出力する回路であるが、本発明では、電源を供給する度毎に信号路６０（６１，６２）の極性、即ち陽極（プラス）と陰極（マイナス）を切り替えて信号路６０に出力するように二つのリレー接点回路８３、８４で構成している。イグナイタ７は、ＨＩＤバルブ（ランプ）４点灯の始動時点のみ、高電圧パルスを供給する回路である。従って、ＨＩＤバルブ４には、信号路７０（７１，７２）を経て、定常的には、直流電圧８５Ｖが印加され、又、始動時点では、イグナイタ７から高電圧パルスが短時間加えられる。
【００３９】
５は、交番回路８の出力電圧の極性を電源が供給される度毎に反転させるように制御する制御回路であり、具体的には、切替記録回路８２と、交番回路８のリレー８０を駆動するリレー駆動回路８１とで構成している。
【００４０】
切替記録回路８２は、点灯スイッチ９をオフする直前の電源極性データをメモリするための回路であり、ＨＩＤバルブ４の点灯スイッチ９を投入したとき、切替記録回路８２内に格納されたデータに基づき、切替制御信号が生成され、この切替制御信号に基づき前記交番回路８のリレー８０を制御するように構成するか、又は、スイッチ９をオフした際、スイッチを再投入する際の切替制御信号を生成し、この生成した切替制御信号を記録するように構成している。
【００４１】
図２は、図１の交番回路８を更に詳細に示した図である。
図２で、信号路２１及び信号路２２は、図１の信号路２０をプラス、マイナスの極性に分けて記載したものであり、信号路２１は、プラスの極性、信号路２２は、マイナスの極性である。交番回路８のリレー８０は、リレー接点回路８３とリレー接点回路８４から構成されている２回路２接点の構成である。リレー接点回路８３とリレー接点回路８４とからなるリレー８０は、リレー駆動回路８１から出力される制御信号により、切り替えられる。
【００４２】
信号路２１は、リレー接点回路８３を経て信号路６１または信号路６２に接続され、同様に、信号路２２は、リレー接点回路８４を経て信号路６１または信号路６２に接続されるように構成されている。このリレー８０によって、プラス極性の信号路２１は、信号路６１にプラス極性の直流電圧を供給し、同時にマイナス極性の信号路２２は、信号路６２にマイナス極性の直流電圧を供給する。また、リレー８０の切り替えを行うと、プラス極性の信号路２１は、信号路６２にプラス極性の直流電圧を供給し、同時に、マイナス極性の信号路２２は、信号路６１にマイナス極性の直流電圧を供給する。これによって、ＨＩＤバルブ４には、信号路７１と信号路７２を経て、極性が入れ替わる直流電圧が印加されることとなる。ＨＩＤバルブ４に加わる電圧の極性切替制御は、切替記録回路８２内に格納された電源極性データ、又は、切替記録回路８２内に格納された切替制御信号によって制御される。
【００４３】
切替記録回路８２は、ＨＩＤバルブ４の点灯スイッチ９のオン又はオフ操作に連動して、異なる二つの状態を交互に保持できる機能を有する回路で構成され、例えば、フリップフロップ回路の様な回路によって構成することができる。
【００４４】
そして、リレー駆動回路８１は、点灯スイッチ９のオン又はオフ操作に連動して、電源の極性を交互に切り替える切替制御信号をリレー８０に出力して、リレー接点回路８３とリレー接点回路８４とを切替制御する。
【００４５】
このように、交番回路８は、リレー８０、リレー駆動回路８１、切替記録回路８２によって構成される。
【００４６】
本実施例では、極性切替機能にリレーを用いたが、トランジスタの様な電子スイッチング素子であってもよい。
【００４７】
このように、本発明は、点灯スイッチ９を投入した際、切替記録回路８２とリレー駆動回路８１とからなる切替制御手段から切替制御信号が出力され、この切替制御信号に基づき切替手段である交番回路８が制御されるものであり、
また、点灯スイッチ９をオフした際、前記切替制御手段から切替制御信号が生成され、この切替制御信号に基づき前記切替手段が制御されるように構成したものである。
【００４８】
そして、この場合、切替制御信号は、点灯スイッチ９をオフする直前にランプ４に印加された電源の極性データに基づいて生成され、生成された切替制御信号は、切替制御手段のメモリ手段８２内に格納されているように構成されているか、又は、点灯スイッチ９をオフした際、点灯スイッチ９をオフする直前にランプ４に印加された電源の極性データを切替制御手段のメモリ手段８２内に格納し、このデータに基づいて、点灯スイッチ９を再び投入する際、切替制御信号が生成されるように構成されている。
【００４９】
更に、切替記録回路８２に供給電源の極性接続時間計測手段を設けて、累積接続時間が極性ごとに同じになるように制御してもよいし、乱数を用いて接続の頻度を統計的に等しくするように構成してもよい。これらは、マイクロプロセッサを用いることで実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】図１は、本発明の構成を示すブロック図である。
【図２】図２は、本発明の構成をより具体的に示した回路図である。
【図３】図３は、従来例の構成を示すブロック図である。
【図４】図４は、従来例の構成をより具体的に示した回路図である。
【符号の説明】
【００５１】
１  電池
１０  信号路
１１  信号路
１２  信号路
２  直流・直流変換回路
２０  信号路
２１  信号路
２２  信号路
２３  ＦＢＴ（フライバックトランス）
２４  スイッチング素子
２５  整流ダイオード
２６  平滑コンデンサ
３  直流・矩形波交流変換回路
３１  スイッチング素子
３２  スイッチング素子
３３  スイッチング素子
３４  スイッチング素子
４  ＨＩＤバルブ
５  制御回路
６  インバータ
６０  信号路
６１  信号路
６２  信号路
７  イグナイタ
７０  信号路
７１  信号路
７２  信号路
８  交番回路
８０  リレー
８１  リレー駆動回路
８２  切替記録回路
８３  リレー接点回路
８４  リレー接点回路
９  点灯スイッチ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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